Последнее десятилетие открыло некоторые поистине революционные достижения в науке, от открытия бозона Хиггса до использования CRISPR для редактирования генов научной фантастики. Но какие самые большие прорывы еще впереди? Живая Наука спросила нескольких экспертов в своей области, какие открытия, методы и разработки, которые они больше всего ожидают увидеть в 2020-х годах.
Медицина: универсальная вакцина против гриппа
Универсальная прививка от гриппа, которая ускользает от ученых на протяжении десятилетий, может стать одним из действительно революционных достижений в медицине, которые могут проявиться в ближайшие 10 лет.
«Это своего рода шутка о том, что универсальная вакцина находится на расстоянии всего лишь от пяти до десяти лет», - сказал доктор Амеш Адаля, специалист по инфекционным заболеваниям и старший научный сотрудник Центра безопасности здравоохранения имени Джона Хопкинса в Балтиморе.
Но теперь, похоже, это «на самом деле может быть правдой», - сказала Адаля Live Science. «Различные подходы к универсальным вакцинам против гриппа находятся в прогрессивной разработке, и многообещающие результаты начинают накапливаться».
Теоретически, универсальная вакцина против гриппа обеспечит длительную защиту от гриппа и устранит необходимость делать прививку от гриппа каждый год.
Некоторые части вируса гриппа постоянно меняются, в то время как другие остаются в основном неизменными из года в год. Все подходы к универсальной вакцине против гриппа нацелены на части вируса, которые менее вариабельны.
В этом году Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID) начал свое первое в людях испытание универсальной вакцины против гриппа. Иммунизация направлена на то, чтобы вызвать иммунный ответ против менее вариабельной части вируса гриппа, известного как «ствол» гемагглютинина (ГА). Это исследование фазы 1 будет посвящено безопасности экспериментальной вакцины, а также иммунным ответам участников на нее. Исследователи надеются сообщить свои первоначальные результаты в начале 2020 года.
Еще один кандидат на универсальную вакцину, изготовленный израильской компанией BiondVax, в настоящее время находится на стадии 3 испытаний, которые представляют собой продвинутую стадию исследований, на которых выясняется, действительно ли вакцина эффективна - это означает, что она защищает от инфекции от любого штамма гриппа. По словам ученого, этот кандидат на вакцину содержит девять различных белков из разных частей вируса гриппа, которые мало различаются между штаммами гриппа. По данным компании, в исследовании уже приняли участие более 12 000 человек, и результаты ожидаются к концу 2020 года.
Нейронаука: большие, лучшие мини-мозги
В последнее десятилетие ученые успешно выращивают мини-мозг, известный как «органоиды», из стволовых клеток человека, которые дифференцируются в нейроны и собираются в трехмерные структуры. По словам доктора Хонгджуна Сонга, профессора нейробиологии в Медицинской школе Перельмана в Университете Пенсильвании, в настоящее время выращивать органоиды мозга можно только для того, чтобы они напоминали крошечные кусочки мозга в начале развития плода. Но это может измениться в ближайшие 10 лет.
«Мы могли бы реально моделировать не только разнообразие типов клеток, но и клеточную архитектуру мозга», - сказал доктор Сонг. Зрелые нейроны располагаются слоями, столбцами и замысловатыми цепями в мозге. В настоящее время органоиды содержат только незрелые клетки, которые не могут питать эти сложные соединения, но доктор Сонг сказал, что он ожидает, что поле может преодолеть эту проблему в ближайшее десятилетие. Имея миниатюрные модели мозга в руках, ученые могут помочь определить, как развиваются расстройства нервного развития; как нейродегенеративные заболевания разрушают ткани мозга; и как мозг разных людей может реагировать на различные фармакологические методы лечения.
Когда-нибудь (хотя, возможно, не через 10 лет) ученые могут даже вырастить «функциональные единицы» нервной ткани, чтобы заменить поврежденные участки мозга. «Что, если у вас есть готовая функциональная единица, которую вы можете щелкнуть в поврежденный мозг?» Песня сказала. Прямо сейчас, работа в высшей степени теоретическая, но «я думаю, что в следующем десятилетии мы будем знать», может ли она работать, добавил он.
Изменение климата: преобразованные энергетические системы
В это десятилетие повышение уровня моря и более экстремальные климатические явления показали, насколько хрупка наша прекрасная планета. Но что ждет следующее десятилетие?
«Я думаю, что мы увидим прорыв, когда речь заходит о воздействии на климат», - сказал Майкл Манн, выдающийся профессор метеорологии в Университете штата Пенсильвания. «Но нам нужна политика, которая ускорит этот переход, и нам нужны политики, которые будут поддерживать эту политику», - сказал он в интервью Live Science.
В следующем десятилетии «трансформация энергетических и транспортных систем в возобновляемые источники энергии будет проходить полным ходом, и будут разработаны новые подходы и технологии, которые позволят нам быстрее туда добраться», - сказал Дональд Вубблс, профессор атмосферных наук в Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн. И «усиливающееся воздействие климата, связанное с суровой погодой и, возможно, с повышением уровня моря, наконец, привлекло внимание людей, и мы действительно начали серьезно относиться к изменению климата»
Хорошая вещь также, потому что, основываясь на недавних данных, есть более пугающая, более умозрительная возможность: ученые могут недооценивать влияние, которое изменение климата имело в этом столетии и за его пределами, сказал Вуэблс. «Мы должны узнать гораздо больше об этом в следующем десятилетие «.
Физика частиц: в поисках аксиона
В последнее десятилетие самой большой новостью в мире было открытие бозона Хиггса, таинственной «частицы Бога», которая придает другим частицам свою массу. Хиггс считался жемчужиной в Стандартной модели, господствующей теории, которая описывает зоопарк субатомных частиц.
Но с обнаружением Хиггса многие другие менее известные частицы стали занимать центральное место. В этом десятилетии мы имеем разумный шанс найти еще одну из этих неуловимых, пока еще не высказанных гипотетических частиц - аксион, - сказал нобелевский физик Фрэнк Вильчек. лауреат Массачусетского технологического института. (В 1978 году Вильчек впервые предложил аксион). Аксион - это не обязательно отдельная частица, а класс частиц со свойствами, которые редко взаимодействуют с обычным веществом. Аксионы могут объяснить давнюю загадку: почему законы физики, по-видимому, действуют одинаково как на частицы материи, так и на их партнеров по антивеществу, даже когда их пространственные координаты перевернуты, как ранее сообщала Live Science.
И аксионы являются одним из ведущих кандидатов на темную материю, невидимую материю, которая удерживает галактики вместе.
«Нахождение аксиона было бы очень большим достижением в фундаментальной физике, особенно если это происходит по наиболее вероятному пути, то есть при наблюдении фона космического аксиона, который обеспечивает« темную материю »», - сказал Вильчек. «Вполне вероятно, что это может произойти в ближайшие пять-десять лет, поскольку амбициозные экспериментальные инициативы, которые могут быть реализованы, расцветают по всему миру. Для меня, учитывая важность открытия и вероятность того, что это произойдет, это лучшее ставка."
Среди этих инициатив - Axion Dark Matter Experiment (ADMX) и Axion Solar Telescope, два главных инструмента, которые охотятся за этими неуловимыми частицами.
Тем не менее, есть и другие возможности - мы еще можем обнаружить гравитационные волны или рябь в пространстве-времени, исходящую из самого раннего периода во Вселенной, или других частиц, известных как слабо взаимодействующие массивные частицы, которые также могут объяснить темную материю, сказал Вильчек ,
Экзопланеты: похожая на Землю атмосфера
6 октября 1995 года наша вселенная стала больше, когда пара астрономов объявила об открытии первой экзопланеты, которая должна вращаться вокруг звезды, подобной Солнцу. Названный 51 Пегаси б, сфера показала уютную орбиту вокруг своей звезды-хозяина всего 4,2 земных дня и массу примерно вдвое меньше, чем у Юпитера. Согласно НАСА, открытие навсегда изменило «то, как мы видим вселенную и наше место в ней». Более десяти лет спустя астрономы подтвердили, что 4104 мира вращаются вокруг звезд за пределами нашей солнечной системы. Это много миров, которые были неизвестны чуть более десяти лет назад.
Итак, небо это предел для следующего десятилетия, верно? По словам Сары Сигер из Массачусетского технологического института, абсолютно. «Это десятилетие будет иметь большое значение для астрономии и науки об экзопланетах с ожидаемым запуском космического телескопа Джеймса Вебба», - сказал Сигер, ученый-планетолог и астрофизик. Космический преемник космического телескопа Хаббла, JWST планируется запустить в 2021 году; впервые ученые смогут «видеть» экзопланеты в инфракрасном диапазоне, что означает, что они могут обнаружить даже слабые планеты, которые находятся на орбите вдали от своей звезды-хозяина.
Более того, телескоп откроет новое окно в характеристики этих инопланетных миров. «Если правильная планета существует, мы сможем обнаружить водяной пар на маленькой скалистой планете. Водяной пар является показателем жидкой воды океанов - поскольку жидкая вода необходима для всей жизни, как мы ее знаем, это было бы очень важно "Сигер рассказал Live Science. «Это моя надежда номер один для прорыва». (Конечная цель, конечно, состоит в том, чтобы найти мир, в котором есть атмосфера, подобная атмосфере Земли, согласно НАСА; иными словами, планета с условиями, способными поддерживать жизнь.)
И, конечно, будут проблемы с ростом, отметил Сигер. «С JWST и чрезвычайно большими наземными телескопами, которые, как ожидается, появятся в сети, сообщество экзопланет пытается трансформироваться из усилий отдельных людей или небольших групп в большие коллективные работы, состоящие из десятков или более ста человек. LIGO), но, тем не менее, это сложно », - сказала она, имея в виду лазерную интерферометрическую гравитационно-волновую обсерваторию, огромное сотрудничество, в котором участвуют более 1000 ученых со всего мира. Первоначально опубликовано в журнале Live Science.
